Расчёт электрических нагрузок промышленного предприятия
ВВЕДЕНИЕ
Рационально спроектированная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: высокой надёжности и экономичности, безопасности и удобству в эксплуатации, обеспечивать требуемое качество электроэнергии, соответствующие уровни напряжения и т. п. Многообразие факторов, которые необходимо учитывать при проектировании электроснабжения предприятий разных отраслей промышленности, повышает требования к квалификации инженеров-электриков.
Курсовой проект по электроснабжению промышленных предприятий является итоговым этапом изучения целого ряда общетехнических и специальных дисциплин. При курсовом проектировании студенту приходится самостоятельно ставить и решать вопросы, не имеющие однозначного ответа. Проектирование по профилирующей дисциплине систематизирует и углубляет знания студентов, даёт им определённые практические навыки и подготавливает студента к выпускной работе – дипломному проекту.
ОРГАНИЗАЦИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Перед началом работы над курсовым проектом руководителем выдаётся задание на проектирование и календарный график работы. Во время работы над проектом студенты обязаны регулярно посещать консультации. На консультациях руководитель просматривает выполненные разделы проекта и подтверждает или корректирует принимаемые технические решения. Студент полностью отвечает за принятые в проекте решения, правильность расчётов и грамотное изложение текста пояснительной записки.
|
|
|
Законченный проект, подписанный студентом и руководителем, представляется на защиту перед комиссией, в которую входят преподаватели, ведущие курсовое проектирование. При защите студент должен чётко в течение 5…7 минут дать краткую характеристику, отметить основные принятые в проекте инженерные решения, а также ответить на вопросы членов комиссии.
При выставлении оценки учитывается не только качество выполнения проекта, но и знание студентом вопросов проектирования, устройства и особенностей применённого электротехнического оборудования, вопросов монтажа, эксплуатации и техники безопасности, а также умение аргументированно отстаивать принятые решения.
Студенты, не выполнившие указанный объём работ, к сессии будут допускаться только с разрешения деканата механико-технологического факультета.
Курсовой проект рекомендуется защитить до начала сессии. Во время сессии защита проектов будет приниматься по специальному графику только у студентов, имеющих уважительные причины для переноса срока защиты.
СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЁМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
|
|
|
Исходными данными для курсового проекта служат генплан промышленного предприятия, установленные мощности по цехам (укрупнённые данные) и по подробно рассчитываемому цеху, характеристики источников питания, заданные район расположения предприятия и вид грунта на его территории.
Проект должен содержать пояснительную записку объёмом 50…70 страниц рукописного текста и графическую часть (два чертежа 24-го формата).
Пояснительная записка включает следующие разделы:
1) технический паспорт проекта;
2) введение;
3) краткие сведения о технологическом процессе производства, среде цехов, об электроприёмниках, режиме их работы и категории по надёжности электроснабжения (2% объёма проекта);
4) расчёт электрических нагрузок по подробно рассчитываемому цеху и по предприятию в целом. Картограмма электрических нагрузок предприятия (15%);
5) выбор числа, мощности и типа трансформаторов цеховых трансформаторных подстанций (8%);
6) выбор напряжения, схемы внешнего электроснабжения и трансформаторов главной понизительной подстанции предприятия (5%);
7) технико-экономическое обоснование схемы внешнего электроснабжения предприятия (7%);
8) выбор величины напряжения и схемы внутреннего электроснабжения предприятия, расчёт питающих линий (5%);
|
|
|
9) расчёт токов короткого замыкания (10%);
10) выбор электрооборудования схемы внутреннего электроснабжения (10%);
11) расчёт и выбор устройств компенсации реактивной мощности (15%);
12) выбор и описание устройств релейной защиты и автоматики (3%);
13) список использованной литературы.
Графическая часть проекта (10%) выполняется на стандартных листах 24-го формата и должна содержать следующие чертежи.
1. Генплан предприятия, на котором показаны главная понизительная подстанция (ГПП) или центральный распределительный пункт (ЦРП), цеховые трансформаторные подстанции (ТП), высоковольтные распределительные пункты (РП) и низковольтные распределительные пункты (РПН). Нанесены трассы кабельных линий или токопроводов, соединяющих ГПП или ЦРП с ТП и РП, ТП с РПН, дана картограмма нагрузок и указаны условные обозначения, сечение и количество кабелей.
2. Схема электроснабжения предприятия с указанием типов основных электрических элементов.
В пояснительной записке (10%) должны быть указаны методы расчётов, представлены сами расчёты и описаны принятые технические решения. Текст дополняется диаграммами, схемами. Все разделы проекта составляются в соответствии с ГОСТ 2.105-79. При оформлении пояснительной записки допускаются отклонения от некоторых стандартов. Например, листы пояснительной записки можно выполнять без рамки и основной надписи; иллюстрации давать без подрисуночных подписей. Пояснительная записка должна иметь стандартный титульный лист, оглавление, нумерацию страниц, ссылки на рисунки и литературные источники, список которых приводится в конце записки. Чертежи 24-го формата выполняются карандашом на ватмане (генплан предприятия допускается чертить на миллиметровой бумаге) и должны иметь угловой штамп. Условные обозначения, масштабы, шрифты должны соответствовать требованиям действующих ГОСТов и ЕСКД.
|
|
|
Пояснительная записка должна содержать следующие схемы и диаграммы.
1. Генплан предприятия с указанием питающих линий между ГПП (ЦРП), РП, ТП, РПН (раздел 5).
2. Два рассматриваемых варианта схемы внешнего электроснабжения (раздел 6).
3. Упрощённую схему внутреннего электроснабжения (раздел 8).
4. Исходную схему для расчёта токов короткого замыкания и расчётные эквивалентные схемы (раздел 9).
5. Диаграмму селективности релейной защиты с характерными фрагментами схемы электроснабжения (раздел 10).
6. Схемы трансформаторов тока (ТТ) и напряжения (ТН) с подключенными к ним приборами (раздел 10).
7. Схематичный рисунок сборных шин распределительного устройства ГПП или ЦРП (раздел 10).
8. Схему для расчёта компенсации реактивной мощности (раздел 11).
9. Схему релейной защиты (раздел 12).
При разработке разделов курсового проекта следует пользоваться пособиями и справочниками [1…10].
РАЗДЕЛЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Технический паспорт проекта
В паспорт включаются исходные данные и основные характеристики спроектированной системы электроснабжения промышленного предприятия.
1. Суммарная установленная мощность электроприёмников предприятия напряжением ниже 1000 В.
2. Суммарная установленная мощность электроприёмников предприятия напряжением выше 1000 В с указанием типа, количества и мощности отдельных электроприёмников.
3. Категория основных потребителей по надёжности электроснабжения.
4. Полная расчётная мощность на шинах ГПП.
5. Коэффициенты реактивной мощности: естественный, заданный энергосистемой и расчётный.
6. Напряжение внешнего электроснабжения.
7. Мощность короткого замыкания в точке присоединения к энергосистеме питающих предприятие линий.
8. Расстояние от предприятия до питающей подстанции энергосистемы, тип и сечение питающей линии.
9. Количество, тип и мощность трансформаторов ГПП.
10. Напряжение внутреннего электроснабжения предприятия.
11. Типы принятых ячеек распределительных устройств ГПП и высоковольтных РП предприятия.
12. Количество цеховых ТП, типы и мощности их трансформаторов.
13. Типы и сечение кабельных линий, токопроводов.
Введение
Во введении должны быть отражены задачи развития энергетики СССР, роль системы электроснабжения на современных промышленных предприятиях, а также требования, предъявляемые к системам электроснабжения и являющиеся основой при проектировании. Объём раздела не должен превышать 1…1,5 листа.
Характеристика производства
В разделе кратко описывается технологический процесс, даётся характеристика режимов работы основных электроприёмников и определяются необходимые требования к надёжности питания цехов предприятия. Приводится характеристика рода тока и классов напряжений основных групп электроприёмников предприятия, при этом обязательно отмечаются электроприёмники напряжением выше 1000 В; даётся характеристика окружающей среды (выбросы в атмосферу пыли, газа, химически активных паров) как в производственных помещениях, так и на территории предприятия; указывается влияние среды на выбор электрооборудования и, в частности, на его изоляцию, а также учитывается зависимость условий прокладки кабельных линий и выбираемых типов кабелей от типа грунта и видов коммуникаций на территории предприятия. Объём раздела 1,5…2 листа.
Расчёт электрических нагрузок промышленного предприятия
4.4.1. Общие положения
Определение расчётной нагрузки на разных ступенях системы электроснабжения промышленных предприятий рекомендуется проводить по методу упорядоченных диаграмм. Расчётная активная нагрузка группы трёхфазных электроприёмников на всех ступенях питающих и распределительных сетей находятся по средней нагрузке и коэффициенту максимума
|
где 
- коэффициент максимума активной нагрузки при длительности интервала осреднения 30 мин; 
– средняя активная нагрузка группы за наиболее загруженную смену; 
– коэффициент использования; 
– номинальная активная мощность этой группы.
Расчётная реактивная нагрузка группы электроприёмников принимается
при 
=1,1 
= 
, (4.2)
при 
, (4.3)
где tg 
– коэффициент мощности рассматриваемой группы электроприёмников; 
– средняя реактивная нагрузка.
Полная расчётная нагрузка группы трёхфазных электроприёмников определяется выражением
|
Нахождение расчётных нагрузок по уравнениям (4.1…4.4) возможно только при числе приведённых электроприёмников 
так как зависимости 
определены только для указанного числа электроприёмников.
При приведённом числе электроприёмников 
и числе фактических электроприёмников 
, а также при 
рекомендуются упрощённые методы расчёта [4, с.250…253].
Определение расчётной нагрузки для однофазных электроприёмников в курсовом проекте не производится, условно считается, что все электроприёмники трёхфазные.
С целью упрощения «ручных» расчётов электроприёмники разделяются на группы А и Б соответственно с переменными ( 
) и маломеняющимися ( 
) графиками нагрузок. Для группы А расчётные активная и реактивная нагрузки определяются по выражениям (4.1…4.3). Для группы Б коэффициент максимума 
принимается равным единице, а расчётные активная 
и реактивная нагрузки соответственно приравниваются средним 
и нагрузкам.
Дополнительно с целью упрощения допускается: если номинальная мощность электроприёмников групп А или Б составляет менее 25% суммарной мощности всех электроприёмников рассчитываемого узла, то общую расчётную нагрузку можно определить соответственно как для электроприёмников группы Б или группы А. При промежуточном соотношении мощностей следует выделять группы А и Б.
Расчётная нагрузка осветительных электроприёмников определяется по удельной осветительной нагрузке на единицу производственной поверхности пола с учётом коэффициента спроса
где 
– коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки; 
– удельная осветительная нагрузка на 1 м2 производственной поверхности пола цеха; F – поверхность пола цеха, м2.
Информация о коэффициентах использования 
и коэффициентах мощности 
как для отдельных электроприёмников, так и для характерных цехов по отраслям промышленности приводится в справочниках [2, табл.2-2; 4, табл.4.8, 4.9, 4.10]. Из-за большого многообразия наименований электроприёмников и цехов не для всех можно найти справочные данные о и . В этом случае они принимаются равными соответствующим данным для электроприёмников и цехов схожих по режиму работы.
Расчётные кривые и таблицы для определения коэффициента максимума
, ) приводятся в справочниках [2, рис.2-1 и табл.2-7; 4, рис.4.1 и табл.4.3].
Информация об удельной осветительной нагрузке дана в справочнике [4, табл.4.16], а о коэффициенте спроса – в справочнике [2,с.44].
4.4.2. Определение приведённого числа электроприёмников
При «ручных» расчётах электрических нагрузок используются упрощённые методы определения приведённого числа электроприёмников 
, но при этом обязательно должна учитываться ступень системы электроснабжения. На низшем уровне системы электроснабжения (силовые шкафы, шинопроводы, радиальные и магистральные линии):
1. При 4 и более фактических электроприемниках в группе допускается приведенное число nэ считать равным фактическому при выполнении условия
m = 
(4.6)
где Рн.макс, Рн.мин. – соответственно номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе.
2. При m> 3и Ки≥ 0,2 приведенное число электроприемников
nэ = 
(4.7)
Если найденное по этой формуле nэ оказывается больше фактического числа электроприемников n, то следует принять nэ = n.
3. При m>3 и Ки<0,2 приведенное число электроприемников определяется согласно [2, табл. 2-8 или рис.2-2; табл.4.5 или рис.4.3]
nэ ≈ 0,95 
(4.8)
Здесь Рн – номинальная мощность электроприемников всей группы; n1 – число наибольших электроприемников в группе, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего электроприемников; Рн1 – номинальная мощность n1 наибольших электроприемников группы.
На более высоких уровнях системы электроснабжения (отделение, цех, предприятие в целом) может быть использована формула
nэ = 
(4.9)
в которой nэi – приведенное число электроприемников, подключенных к i-му узлу системы электроснабжения; Рн.эi– номинальная мощность «приведенного» электроприемника, которая для i-ого узла определяется из соотношения Рн.эi= Рнi/nэi;Рнi– суммарная номинальная мощность всей группы электроприемников i-ого узла.
4.4.3. Расчет электрических нагрузок по подробно рассчитываемому цеху
Для определения расчетных (максимальных) нагрузок на различных ступенях системы электроснабжения цеха используется таблица по форме 4.1
Форма таблицы
| № п.п. | Наименование узла питания или группы электроприемников | Число электро-приемников n | Установленная мощность, приведенная к ПВ = 100m | m = | Коэф-фициентисполь-зования
Ки |
| |
| одного электро-приемника кВт | всех электро-приемников Рн, кВт | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Средняя нагрузка | Приведенное число электро-приемников nэ | Коэффициент максимума КМ | Расчетная (максимальная) нагрузка | Расчетный ток Ip, A | |||
| Рс, кВт | Qc, квар | Рр, кВт | Qp, квар | Sp, кВА | |||
| 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Порядок заполнения таблицы следующий. Выделяются электроприемники, питающиеся от рассматриваемого узла системы электроснабжения – шинопровода, отделения, цеха. Электроприемники разделяются на группы А и Б. Сначала рассчитываются электрические нагрузки для электроприемников группы А. При этом в графу 2 таблицы записываются наименования:
- узла, для которого производится определение электрических нагрузок (силовой шкаф, магистраль, отделение);
- группы электроприемников – группа А или группа Б;
- отдельных электроприемников или подгрупп электроприемников с одинаковыми значениями коэффициентов Ки и cos 
соответственно.
В графе 3 указывается количество рабочих электроприемников. Резервные электроприемники в расчете не учитываются.
В графу 4 по каждой подгруппе электроприемников записывается:
при одинаковой мощности электроприемников – номинальная установленная мощность в кВт одного электроприемника, а при электроприемниках различной мощности – номинальные мощности наименьшего и наибольшего. Установленные мощности должны быть приведены к ПВ=100%.
В графе 5 приводится суммарная установленная мощность электроприемников всей подгруппы.
Графа 6 заполняется по расчетному узлу только в итоговой строке.
Графы 7 и 8. Значения коэффициентов использования Ки и мощности cos находятся по справочникам, указанным в списке литературы. При наличии в справочниках нескольких значений Ки и cos для рассматриваемой подгруппы электроприемников рекомендуется принимать большие значения.
Графа 9. Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную для каждого электроприемника или подгруппы электроприемников отделяется по формула
Рс = Ки(из графы 7) * Рн(из графы 5). (4.10)
Графа 10. Средняя реактивная нагрузка за наиболее загруженную смену для них находится из выражения:
Qc = Pc(из графы 9) * tg (из графы 8). (4.11)
После определения средник активных Рс и реактивных Qс нагрузок по отдельные электроприемникам и подгруппам электроприемников производится расчет уже для всей группы А или Б рассматриваемого узла.
Итоговая строка «Итого по группе А». В графе 3 итоговой строки суммируется общее число электроприемников данной группы; в графе 4 записываются номинальные мощности наименьшего и наибольшего электроприемников группы, а в графе 5 - суммарная номинальная мощность всей группы. В графе 6 определяется отношение m и записывается в строку. Если отношение m больше 3, то в строке записывается > 3, если меньше, то< 3. Для заполнения граф 7 и 8 итоговойстроки необходимо предварительно подвести итоги по графам 9 и 10 – просуммировать по вертикали средние активные Рс и реактивные Qс нагрузки. По подученным данным определяется средней значение коэффициента использования по группе (графа 7).
Ки = 
(4.12)
И среднее значение tg (графа 8)
tg = 
(4.13)
По полученному значению tg находится значение соs .
Графа 11. В зависимости от величины соотношения m и коэффициента Ки определяется приведенное число электроприемников nэ рассматриваемой группы (см.п.4,4.2).
Графа 12. Коэффициент максимума Ки находится по соответствующей кривой Км= 
или таблице, при этом коэффициент Км берется из графы 7 итоговой строки, а число nэ - из графы 11.
Графа 13. Расчетная активная получасовая нагрузка трехфазных электроприемников группы А узла
Рра = Км (из графы 12) * Рса (из графы 9) (4.14)
Графа 14. Расчетная реактивная получасовая нагрузка трехфазных электроприемников группы А узла вычисляется по одному из выражений (4.2) или (4.3). В случаях, когда коэффициент Км<1,1 и nэ<10, для определения нагрузки Qра следует пользоваться выражением Qра=КмQca
Полная расчетная нагрузка Sр (графа 15) и расчетный ток 1р (графа 16) отдельно для групп А и Б не определяются - они вычисляются только для всего отделения, цеха и т.д.
Итоговая строка «Итого по группе В». Основное отличие заполнения этой строки состоит в том, что принимается Км=1, поэтому для группы В не нужно определяет, величину соотношения m, приведенное число электроприемников nэ, а расчетные активная Ррб и реактивная Qрб нагрузки приравниваются соответственно средним Рсб и Qсб нагрузкам.
После получения итоговых строк по группам А и В отделения определяется общая нагрузка обеих групп. Заполняется строка «Итого по отделению», которая получается соответствующей обработкой расчетных данных итоговых строк по группам А и Б, а именно:
- суммируются номинальные Рна и Рнб мощности, средние активные РСА и РСб и реактивные QСA и QСБ нагрузки, расчетные активные Рра и Ррб, реактивно QРA и QРБ и нагрузки;
- вычисляются средние по отделению значения коэффициентов Ки, tg 
соs ;
-вычисляется полная расчетная нагрузка по выражению (4.4) и расчетный ток
Ip = 
(4.15)
Полученные данные используются для выбора коммутационных аппаратов, питающих кабелей, шинопроводов отделения.
Подобным образом рассчитываются электрические нагрузки по остальным отделениям.
Для определения расчетной нагрузки в целом по цеху рассчитываются сначала итоговые строки по группам А и Б. При этом в итоговой строке для группы А:
-суммируются номинальные активные мощности групп А по отделениям и средние активные и реактивные нагрузки, по которым вычисляются средние значения коэффициентов Ки, tg , соs по цеху для электроприемников группы А;
- выбираются наименьший и наибольший электроприемники и вычисляется отношение m;
- по одному из методов (см.п.4.4.2) определяется приведенное число электроприемников nэ группы А цеха;
- с учетом полученных значений Ки и nэ по кривым или таблицам находится значение коэффициента Км группы А и далее расчетная активная нагрузка Рра группы А;
- с учетом приведенного числа электроприемников nэопределяется расчетная реактивная нагрузка Qра.
Для группы Б по цеху коэффициент максимума Км принимается равным единице, поэтому число nэне вычисляется, а расчетные нагрузки приравниваются средним нагрузкам. В итоговой строке по группе Бнаходятся суммы соответственно номинальных активных мощностей групп Б по отделениям, средних и расчетных активных и реактивных нагрузок и вычисляются средние значения коэффициентов Ки, tg соs 
Для определения низковольтной расчетной нагрузки электроприемников всего цеха без учета освещения заполняется итоговая строка по цеху. В соответствующих графах суммируются номинальные активные мощности по группам А и Б цеха, средне и расчетные активные и реактивные нагрузки и вычисляются средние для цеха значения коэффициентов Ки, tg соs , а также полная расчетная мощность Sр и расчетный ток Iр цеха.
Расчетные данные Рр, Qр, Sp, Ip используются в дальнейшем для выбора силовых и понижающих трансформаторов, устанавливаемых в цехе, а также коммутационной аппараты и питающих линий.
Пример расчета электрических нагрузок трехфазных электроприемников по цеху приведен в табл.4.1. Примечания к табл.4.1:
1. Приведенное число электроприемников для группы А механического отделения определено по выражению (4.8), так как m>3, а Ки<0,2, Для электроремонтного отделения m>3 и Ки>0,2, поэтому число nэ определено по выражению (4.7).
2.Расчетная реактивная мощность Qр группы А электроремонтного отделения вычислена по выражению (4.2), так как число nэ<10, для остальных случаев - по выражению (4.3).
4.4.4. Расчет электрических нагрузок по предприятию
В курсовом проекте этот расчет производится по укрупненным данным, так как заданы суммарные установленные мощности электроприемников по цехам, но неизвестен их состав. Допускается относить цех целиком к группе А или Б, если неизвестно предварительное разделение электроприемников цеха на эти группы.
Низковольтные и высоковольтные электроприемники рассчитываются отдельно, результаты сводятся в таблицу по форме 4.2.
Форма таблицы 4.2
| № п.п | Наименование цехов и узлов системы электроснабжения промышленного предприятия | Рн, кВт | Рн.э, кВт | nэ | Ки | 
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Рс, кВт | Qc, квар | Км | Рр, кВт | Fц, м2 | Рц.о1 | Кс.о. | Рр.о1, квт | Рр+РР.о1 кВт | Qp1 квар | Sp1 кВА |
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
Таблица 4.1
| № п.п. | Наименование узла питания или группы электроприемников | Число электро-приемников | Установленная мощность, приведенная к ПВ = 100% | m = | |
| одного электро-приемника кВт | всех электро-приемников Рн, кВт | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| I Механическое отделение Группа А | |||||
| 1 | Токарные станки | 13 | 3,2/…,2 | 74,8 | |
| 2 | Фрезерные станки | 7 | 0,6/20,0 | 86,9 | |
| …………………………………… | |||||
| 7 | Кран-балка | 1 | 4,85 | 4,85 | |
| 8 | Вентилятор | 1 | 1,7 | 1,7 | |
| Итого по отделению (группе А) 2 Электроремонтное отделение | 44 | 0,6/20,0 | 240,8 | >3 | |
| Группа А | |||||
| 1 | Трансформатор сварочный | 1 | 14,3 | 14,3 | |
| 2 | Отрезной станок | 2 | 1,95 | 3,9 | |
| …………………………………… | |||||
| Итого по группе А | 28 | 0,15/20 | 87,9 | >3 | |
| Группа Б | |||||
| 8 | Сушильный шкаф | 1 | 8,0 | 8,0 | |
| 9 | Печь сопротивления | 10 | 28,5 | 285 | |
| 10 | Вентилятор | 2 | 2,8 | 5,6 | |
| Итого по группе Б | 4 | 0,15/28,5 | 299,3 | - | |
| Итого по отделению …………………………………………. ………………………………………… | 32 | 0,15/28,5 | 387,2 | - | |
| Итого по группе А цеха | 130 | 0,15/60 | 1754 | >3 | |
| Итого по группе Б цеха | 24 | 1,0/28,5 | 518 | - | |
| Итого по цеху | 154 | 0,15/50 | 2272 | - | |
| Ки |
| Средние нагрузки | nэ | Ки | Расчетные нагрузки | Ip A | |||
| Рс, кВт | Qc, квар | PP кВт | Qp квар | Sp кВА | |||||
| 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| 0,12 0,17 0,15 0,65 | 0,4/2,3 0,65/1,2 0,5/1,73 0,8/0,75 | 8,97 14,8 0,73 1,10 | 20,6 17,7 1,25 01,83 | ||||||
| 0,16 0,35 0,12 | 0,53/1,69 0,35/2,58 0,4/2,31 | 38,7 5,0 0,47 | 61,7 13,4 1,1 | 27,5 | 1,49 | 57,7 | 61,7 | 84,5 | 128 |
| 0,22 0,7 0,7 0,65 | 0,52/1,61 0,95/0,32 0,95/0,33 0,8/0,78 | 18,9 5,6 200,0 3,6 | 30,4 1,8 66 2,8 | 8,79 | 1,9 | 35,9 | 33,4 | - | - |
| 0,698 | 0,95/0,33 | 209,2 | 70,6 | - | 1 | 209,2 | 70,6 | - | - |
| 0,589 | 0,91/0,44 | 228,1 | 101,0 | - | - | 245,1 | 104,0 | 266 | 405 |
| 0,238 0,687 | 0,64/1,20 0,49/1,77 | 416,9 356,3 | 503,9 632,3 | 58,5 - | 1,2 1 | 500,3 356,2 | 503,9 632,3 | - - | - - |
| 0,34 | 0,56/1,47 | 773,2 | 1136,2 | - | - | 856,6 | 1136,2 | 1433 | 2164 |
Расчет начинается о определения низковольтных нагрузок по цехам, которые разделяются на группы А и Б. Так как для какого цеха задана суммарная установленная мощность Рн, нужно, исходя из технологических особенностей и состава электрооборудования цеха, определить среднюю мощность одного электроприемника Рн.э и затем приведенное число электроприемников nэ из соотношения nэ = Рн/Рн.э. Число nэ для большинства цехов находится в пределах от 20 до 100.
По справочникам находятся коэффициенты использования Ки и мощности соs и производится разделение цехов на группы А и Б (электроприемники цехов относят к соответствующим группам) в зависимости от величины коэффициента Ки.
Для каждого цеха, входящего в группу А, вычисляются средние активная Рс и реактивная Qс нагрузки, затем с использованием значений nэ и Ки по кривым или таблицам находится коэффициент максимума Ки и определяются расчетные активная Рр и реактивная Qр (с учетом величины числаnэ) нагрузки. Расчетная осветительная нагрузка Рр.0 цеха, вычисляется по выражению (4.5) с учетом площади производственной поверхности пола Fц цеха, определяемой по генплану предприятия, удельной осветительной нагрузки Рц.о и коэффициента спроса на освещение Кс.о. После суммирования нагрузок Рр и Рр.ос учетом нагрузки Qр вычисляется полная расчетная низковолновая нагрузка цехаSp. В группу А предприятия включают также электроприемники группы А подробного рассчитываемого цеха. Для этого из таблицы расчета электрических нагрузок цеха переписывается строка «Итого по группе А цеха» (без осветительной нагрузки).
После нахождения нагрузок всех цехов, отнесенных к группе А, рассчитывается строка «Итого по группе А 0,4 кВ», в которой суммируется по колонкам номинальные активные мощности Рн, средние активные Рс и реактивные Qc нагрузки и расчетные осветительные нагрузки Рр.с, а в графе 4 записываются наименьшая и наибольшая мощности. Далее вычисляются коэффициенты Ки, tg 
соs приведенное числе электроприемников nэ (4.9) и находится коэффициент максимума Ки для электроприемников напряжением до 1000 В группы А всего предприятия. С учетом полученных значенийnэ и Км определяются расчетные активная (без учета и с учетом осветительной нагрузки соответственна Рр и Рр+Рр.о) и реактивная Qp нагрузки.
Для каждого цеха, входящего в группу Б, коэффициент максимума Ки приравнивается единице. Остальные расчеты аналогичны. К группе Б предприятия следует отнести также электроприемники группы Б подробно рассчитываемого цеха (переписывается строка «Итого по группе Б цеха», которая дополняется расчетными данными осветительной нагрузки) и освещение территории предприятия. В конце расчета группы Б по предприятию заполняется строка «Итого по группе Б 0,4кВ».
Расчет низковольтных электроприемников предприятия заканчивается строкой «Итого по нагрузке С, 4 кВ», в которой суммируются из итоговых строк по группам А и Б номинальные активные мощности, средние и расчетные активные (без учета и с учетом осветительной нагрузки) и реактивные нагрузки, осветительная нагрузка вычисляются средние значения коэффициентов Ки, соs , tg и полная расчетная нагрузка.
Для расчета электрических нагрузок высоковольтных электроприемников необходимо по заданной в варианте их суммарной номинальной мощности подобрать конкретные синхронные и асинхронные двигатели различного рода электротехнологических установки (трансформаторы дуговых электропечей, электролизные установок и т.д.), которые выбираются в соответствии с технологией производства предприятия. При этом возможно незначительное изменение заданной в варианте номинальной мощности с учетом мощности выбранных электроприемников.
Определение расчетной нагрузки высоковольтных электроприемников производится так же, как и низковольтных. Методика расчета зависит от числа электроприемников, режима их работы, соотношения номинальных мощностей отдельных электроприемников (см. п.4.4.1).
Расчетная реактивная нагрузка от синхронных двигателей принимается равной средней за наиболее загруженную смену» а от статических конденсаторов – номинальной мощности с пересчетом последней на фактическое напряжение сети. Реактивные нагрузки электроприемников, работающих с опережающим током, вычитаются из прочих реактивных нагрузок.
Особенности расчета нагрузок электроприемников большой мощности с резкопеременными графиками нагрузок (дуговые сталеплавильные печи, крупные сварочные установки, прокатные станы и др.) рассматриваются в специальной литературе [6].
В общем случае для высоковольтных электроприемников должны быть получены три итоговые строки «Итого по группе А», «Итого по группе Б» и «Итого по высоковольтной нагрузке». Таблицу заканчивает строка «Итого по предприятию», в которой записываются суммарные данные по низковольтным и высоковольтным электроприемникам: номинальная активная мощность, средние и расчетные активные и реактивные нагрузки, полная расчетная нагрузка, а также средние для всего предприятия значения коэффициентов Ки, tg , соs .
Пример расчета электрических нагрузок по предприятию показан в табл.4.2.
Расчетные данные по отдельным цехам в дальнейшем используются при выборе числе и мощности цеховых понижающих трансформаторов и затем с учетом потерь мощности в указанных трансформаторах - для расчета питающих линий. Расчетные данные по предприятию в целом с учетом потерь мощности в цеховых трансформаторах используются при выборе трансформаторов главной понизительной подстанции и расчете схемы вешнего электроснабжения предприятия.
Таблица 4.2
| № п.п | Наименование цехов и узлов системы электроснабжения промышленного предприятия | Рн, кВт | Рн.э, кВт | nэ | Ки |
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Нагрузка 0,4 кВ Группа А | ||||||
| 1 | Аппаратный цех | 2380 | 47,6 | 50 | 0,5 | 0,75/0,86 |
| 2 | Штамповочный цех | 3160 | 31,6 | 100 | 0,3 | 0,60/1,33 |
| …………………………………… | ||||||
| 14 | Склад продукции | 65 | 8,5 | 10 | 0,1 | 0,80/0,75 |
| РМЦ (группа А) | 1754 | 29,9 | 58,5 | 0,238 | 0,64/1,20 | |
| Итого по группе А | 28725 | 8,5 …214 | 134 | 0,44 | 0,703/1,01 | |
| Группа Б | ||||||
| 3 | Термический цех | 3300 | 41,25 | 80 | 0,75 | 0,85/0,62 |
| 8 | Компрессорная станция | 800 | 80 | 10 | 0,8 | 0,80/0,75 |
| ……………………………….. | ||||||
| 17 | РМЦ (группа Б) | 518 | 21,6 | 24 | 0,687 | 0,49/1,77 |
| Освещение территории | - | - | - | - | - | |
| Итого по груше Б | 10918 | 21,6…80 | 171 | 0,745 | 0,81/0,72 | |
| Итого по нагрузке 0,4 кВ | 39643 | 8,5…214 | 305 | 0,567 | 0,74/0,90 | |
| Нагрузка 10 кВ | ||||||
| 8 | Компрессорная станция (СТД-14-36-12) | 5040 | 630 | 8 | 0,8 | 0,90/-0,48 |
| 11 | Кислородная установка (АН-2) | 1500 | 250 | 6 | 0,8 | 0,88/0,54 |
| 13 | Сталеплательный цех (ЭТМПК-2700/10) | 7200 | 1800 | 4 | 0,65 | 0,87/0,57 |
| Итого по нагрузке 10 кВ | 13740 | 250…1800 | 18 | 0,721 | 0,99/0,14 | |
| Итого по предприятию | 53363 | 8,5…1800 | 323 | 0,577 | 0,84/0,65 |
| Рс, кВт | Qc, квар | Км | Рр, кВт | Fц, м2 | Рц.о1 | Кс.о. | Рр.о1, квт | Рр+РР.о1 кВт | Qp1 квар | Sp1 кВА |
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 1190 | 1047 | 1,11 | 1321 | 2560 | 15 | 0,85 | 33 | 1354 | 1047 | 1711 |
| 948 | 1260 | 1,09 | 1033 | 6130 | 10 | 0,85 | 52 | 1085 | 1260 | 1663 |
| 8,5 | 6,4 | 2,42 | 20,6 | 2170 | 5 | 0,85 | 92 | 29,8 | 7,04 | 30,6 |
| 416,9 | 503,9 | 1,2 | 500,3 | - | - | - | - | 500,3 | 503,9 | - |
| 12756 | 12899 | 1,06 | 13521 | - | - | - | 557 | 14078 | 12900 | - |
| 2475 | 1534 | 1 | 2475 | 4160 | 15 | 0,85 | 53 | 2528 | 1534 | 2957 |
| 640 | 480 | 1 | 640 | 5440 | 5 | 0,85 | 23 | 663 | 480 | 818 |
| 365,3 | 632,3 | 1 | 356,3 | 900 | 15 | 0,85 | 11,5 | 367,8 | 632,3 | - |
| - | - | - | - | 54400 | 1 | 0,6 | 33 | 33 | - | 33 |
| 8131 | 5868 | 1 | 8131 | - | - | - | 232 | 8363 | 5868 | - |
| 20887 | 18767 | - | 21652 | - | - | - | 789 | 22441 | 18768 | 29254 |
| 4032 | 1935 | 1 | 4032 | - | - | - | - | 4032 | 1935 | 4472 |
| 1200 | 648 | 1 | 1200 | - | - | - | - | 1200 | 648 | 1363 |
| 4680 | 2667 | 1 | 4680 | - | - | - | - | 4680 | 2667 | 5387 |
| 9912 | 1380 | 1 | 9912 | - | - | - | - | 9912 | 1380 | 10008 |
| 30799 | 20147 | - | 31564 | - | - | - | 789 | 32353 | 20148 | 38113 |
4.4.6. Расчет картограммы электрических нагрузок предприятия
При проектировании системы электроснабжения на генплан предприятия (первый лист графической части 24-го формата) наносятся все производственные цехи с картограммой нагрузок. Картограмме нагрузок представляет собой размещенные на генплане окружности, центры которых совпадают с центрами нагрузок цехов, а площади кругов пропорциональны расчетным активным нагрузкам. Каждый крут делится на секторы, площади которых пропорциональны расчетным активным нагрузкам электроприемников напряжением до 1000В, электроприемников напряжением выше 1000В и электрического освещения. При этом радиусе окружности и углы секторов для каждого цеха соответственно определяются:
; (4.16)
; 
; 
(4.17)
Где Ррi, Рр.нi, Рр.вi, Рр.оi – расчетные активные нагрузки соответственно всего цеха, электроприемников напряжением до 1000В, электроприемников напряжением выше 1000В и электрического освещения, кВт; m– масштаб площадей картограммы нагрузок, кВт/м2.
При выборе величины масштаба и построении картограммы нагрузок нужно стремиться, чтобы величина самого большого радиуса на чертеже 24-го формата не превышала 5...10 см.
Центр электрических нагрузок предприятия является символическим центром потребления электрической энергии (активной мощности) предприятия, координаты которого находятся по выражениям:
Xo = 
; Уо = 
, (4.18)
Где Xi, Уо - координаты центра 1-го цеха на плане предприятия, м.
Начало координат рекомендуется помещать в левом нижнем углу генплана предприятия. Выбор места начала осей координат на расположение центра электрических нагрузок влияния не оказывает.
Главную понизительную подстанцию следует располагать в центре электрических нагрузок или как можно ближе к центру, смещая её в сторону источника питания - подстанции энергосистемы.
При питании промышленного предприятия от центрального распределительного пункта последний обязательно должен смещаться в сторону источника питания, чтобы избежать обратных перетоков мощности: ЦРП рекомендуется располагать на уровне первых цехов предприятия.
В пособии [I] приведено описание программы рас эта картограммы и центра электрических нагрузок с помощью ЭВМ ЕС и правила пользования ею.
Расчеты картограммы нагрузок следует сводить в таблицу по форме 4.3.
Форма таблицы 4.3
| Номер цеха | Ррi, кВт | Рр.нi, кВт | Рр.вi, кВт | Рр.оi, кВт | Xi, м | Yi, м | ri, мм | Lhi, град | L bi, град | L oi, град |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 411; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!